Ключ к происхождению жизни нашли в цепях переноса электронов

Как из неживой химии возникла жизнь? Этот вопрос мучает учёных не одно столетие. И, кажется, они нащупали новый подход. Вместо того чтобы спорить, что было первичным — курица или яйцо, исследователи решили сосредоточиться на том, без чего не работает ни одна клетка: на производстве энергии.

Долгое время изучение происхождения жизни шло двумя параллельными курсами. Первый — «снизу вверх». Учёные пытались воссоздать в колбах условия древней Земли: молнии, вулканы, первичный бульон. Знаменитый эксперимент Миллера 1953 года доказал, что аминокислоты могут образовываться сами собой. Но от аминокислот до живой клетки — дистанция огромного размера.

Второй подход — «сверху вниз». Исследователи брали самые простые современные организмы и пытались понять, как они эволюционировали из ещё более простых предков. Но эволюция стирает следы, и заглянуть за грань последнего общего предка почти невозможно.

И вот команда под руководством Аарона Голдмана из Оберлинского колледжа и Лауры Бардж из Лаборатории реактивного движения НАСА предложила соединить оба подхода, взяв за точку сборки электронно-транспортные цепи.

Эти цепи — фундаментальный механизм, который есть у всех живых организмов. Бактерии, археи, эукариоты — все они используют мембранные белковые комплексы, чтобы перекидывать электроны от одной молекулы к другой и запасать полученную энергию в виде АТФ. Без АТФ клетка умирает.

Гипотеза Голдмана и Бардж состоит в том, что электронно-транспортные цепи могли возникнуть ещё до появления первых клеток. В первичном океане, на поверхности минералов или в гидротермальных источниках, могли существовать простые химические системы, способные делать то же самое: переносить электроны и создавать градиент концентрации, который потом использовался для синтеза энергии.

Если это так, то энергетический метаболизм — не позднее приобретение эволюции, а её двигатель с самого старта.

Сейчас авторы предлагают будущие стратегии исследований: моделировать древние условия («снизу») и одновременно искать следы древних энергетических систем в современных организмах («сверху»). Если они встретятся в одной точке, загадка будет разгадана.

У этой работы есть и практический выход. Если мы поймём, как именно зарождалась жизнь на Земле, мы сможем точнее искать её следы на других планетах. Не просто искать воду или органику, а проверять, есть ли на Марсе или спутниках Сатурна признаки древнего энергетического метаболизма. Возможно, где-то там тоже работали электронно-транспортные цепи — только уже без нас.